《多臂螺旋波及大尺寸缺陷下螺旋波的研究》是依託浙江大學，由張宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多臂螺旋波及大尺寸缺陷下螺旋波的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：張宏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
螺旋波及螺旋波湍流態的動力學一直是斑圖動力學研究的前沿課題之一，它的研究內容涉及物理，化學，生物等各個領域。從反應擴散系統中的化學波到黏性黴菌群體的自組織演化，從心臟中的心電信號到卵細胞中鈣離子波都可以看到它的足跡。近年來的心臟實驗研究表明心率過速及心顫與螺旋波的自組織及螺旋波湍流態有密切的關係。物理學家對螺旋波及螺旋波湍流態的研究將極大地幫助心臟學家得到關於預防和控制心率過速及心顫致死的重要信息。本研究項目主要包括以下三個方面：（1）研究外力及外場對多臂螺旋波的作用，包括多臂螺旋在外力及外場作用下的漂移和外力及外場對多臂螺旋波穩定性的影響。（2）研究可激發系統中大尺寸缺陷對螺旋波的影響，重點考慮螺旋波在大尺寸圓缺陷的作用下螺旋波中波的傳播速度的變化。（3）研究電場對螺旋波湍流態的影響，即在電場的強度和頻率參數空間大範圍內作數值模擬，觀察螺旋波湍流態在電場作用下的最終狀態。
結題摘要
本項目基本上按照項目申請書的研究計畫執行，採取解析研究和數值模擬相結合的研究手段，對螺旋波的動力學性質和對它們的控制開展研究工作。同時，在研究過程中做了相應的擴展，使項目的執行更加完備。其執行過程，主要研究內容包括以下三個方面：（1）兩臂螺旋波在周期對流場和周期調製可激發性下的共振漂移。我們發現在周期對流場和周期調製可激發性兩種不同的外界作用下，多臂螺旋波表現出了完全不同的漂移性質。在交流電場的作用下，兩臂螺旋波的兩個端點向同一方向漂移,而且兩臂螺旋波保持穩定。而在周期調製可激發性的作用下，兩臂螺旋波的兩個端點則會朝著相反的方向漂移，最終將導致兩臂螺旋波分解成為兩個單臂螺旋波。我們也用弱激發介質中螺旋波的一個運動理論分析了螺旋波在這些作用力下的漂移運動，發現解析結果與數值模擬的結果一致。（2）不均勻激發介質中向里旋轉的螺旋波。自從在振盪的反應擴散系統中被觀察到之後，向里傳的螺旋波引起了研究者的廣泛關注。然而，在平面可激發介質中還沒有向里旋轉的螺旋波的相關報導。我們研究了非均勻可激發介質中的轉動波，非均勻可激發介質由一個激發性較弱的圓形介質外套一個激發性較強的環形介質組成。當介質的激發性和非均勻性取得合適的時候，我們發現了向里傳的螺旋波，這時可激發波向里傳向螺旋波頂點。（3）次激發介質中電場維持的螺旋波。我們在模擬中發現，原本在次激發介質中會收縮消失的半平面波，在加上合適的圓偏振電場後能夠繼續傳播並且最後演化成螺旋波。我們用FitzHugh-Nagumo、 Barkley和Oregonator模型做了數值模擬，並且在這三個模型中都觀察到電場維持的螺旋波。基於螺旋波端點的一個運動理論，我們得到了半解析結果，它和數值結果定量符合。
